黑龙江省大庆市喇中高考物理复习 考题精选（129） 核反应核能.doc

高中物理考题精选（129）核反应核能1、某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为()hcnq1hncxq2方程式中q1、q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：原子核hhehecnn质量/u1.007 83.016 04.002 612.00013.005 715.000 1以下推断正确的是( )ax是he，q2q1 bx是he，q2q1cx是he，q2q1 dx是he，q2q1答案 解析：hcn中质量亏损为m11.007 8 u12.000 u13.005 7 u0.002 1 u，根据电荷数守恒和质量数守恒可知hncx中x的电荷数为2、质量数为4，质量亏损为m21.007 8 u15.000 1 u12.000 0 u4.002 6 u0.005 3 u，根据爱因斯坦的质能方程可知q1m1c2、q2m2c2，则q1m2+m3解析：由于聚变反应过程中要释放出核能，故反应前后存在质量亏损，因此有2m1m2+m3。27、潮汐能属于无污染能源，但能量的转化率较低，相比之下，核能是一种高效的能源（1）在核电站中，为了防止放射性物质泄漏，核反应堆有三道防护屏障：燃料包壳、压力壳和安全壳（见图甲）结合图乙可知，安全壳应当选用的材料是_（2）核反应堆中的核废料具有很强的放射性，目前常用的处理方法是将其装入特制的容器中，然后_（将选项前的字母代号填在横线上） a沉入海底 b放至沙漠 c运到月球 d深埋海底（3）图丙是用来监测工作人员受到辐射情况的胸章，通过照相底片被射线感光的区域，可以判断工作人员受到何种辐射。当胸章上lmm铝片和3mm铝片下的照相底片被感光，而铅片下的照相底片未被感光时，结合图乙分析工作人员受到了_射线的辐射；当所有照相底片都被感光时，工作人员受到了_射线的辐射。答案 （1）混凝土 （2）d （3） 解析：（1）对安全壳的要求是把三种射线都挡住，根据图乙可知，应当选用混凝土做安全壳。（2）为了有效地防止核废料对环境的污染，需将核废料装入特制容器并深埋海底，故d项正确。（3）根据图乙，射线能够穿透lmm铝片和3mm铝片但不能穿透5mm铅片，而射线能够穿透5mm铅片，故答案分别为为、。28、已知u有一种同位素，比u核多3个中子。某时刻，有一个这样的同位素核由静止状态发生衰变，放出的粒子的速度大小为v0。 试写出衰变的核反应方程_（产生的新核的元素符号可用y表示）； 衰变后的残核初速度大小为_ _ 答案 uy+he； 29、1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核设粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0，氧核的质量为m3，不考虑相对论效应(1)粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？(2)求此过程中释放的核能答案 解析(1)设复核的速度为v，由动量守恒定律得m1v0(m1m2)v解得v(2)核反应过程中的质量亏损mm1m2m0m3反应过程中释放的核能emc2(m1m2m0m3)c2答案(1)(2)(m1m2m0m3)c230、美国宇航局的“新地平线”探测器在飞往冥王星的漫漫旅途中，由于离太阳太远，无法使用太阳能，不得不依靠所携带的109 kg钚丸，利用其放射性衰变释放的能量发电。已知钚丸（）衰变后成为，则衰变方程为_；若分别用m1、m2、m3表示衰变过程中核、核和放出的粒子的质量，则衰变过程中释放出的核能可以表示为_。 答案 （m1-m2-m3）c2解析：（1）根据衰变过程中质量数守恒和核电荷数守恒，放出的粒子应为粒子，衰变方程为。由爱因斯坦的质能联系方程可知，释放出的核能为（m1-m2-m3）c231、第一代核反应堆以铀235为裂变燃料，而在天然铀中占99%的铀238不能被利用，为了解决这个问题，科学家们研究出快中子增殖反应堆，使铀238变成高效核燃料。在反应堆中，使用的核燃料是钚239，裂变时释放出快中子，周围的铀238吸收快中子后变成铀239，铀239（）很不稳定，经过次次衰变后变成钚239（），写出该过程的核反应方程式：。 答案 2，（每空2分） 32、某原子序数为z，质量数为a的原子核，若用mx表示该原子核的质量，mp表示质子的质量，mn表示中子的质量，c表示真空中的光速，计算核子结合成该原子核时的质量亏损m，释放的核能e，每个核子释放的比结合能为. 答案 zmp（az）mn-mx；zmp（az）mn-mxc2；zmp（az）mn-mxc2/a33、正电子发射计算机断层显象(pet)的基本原理是：将放射性同位素注入人体，在人体内衰变放出的正电子与人体内的负电子相遇而湮灭，转化为一对光子，被探测器探测到，并经计算机处理后产生清晰的图象根据pet的原理，在人体内衰变的方程式是 ；在pet中，的主要用途是作为 答案 （2分），示踪原子（2分） 34、已知氦原子的质量为u，电子的质量为u，质子的质量为u，中子的质量为u，u为原子的质量单位，且由爱因斯坦质能方程e=mc2可知：1 u对应于9315 mev的能量，若取光速c=3108ms，则两个质子和两个中子聚变成一个氦核，释放的能量为（ ） a b c d答案 b35、如图所示是原子核的核子平均质量与原子序数z的关系图象，其中元素a、b、c对应的原子序数、核子数、平均质量分别为za、zb、zc，na、nb、nc，和ma、mb、mc，下列说法中正确的是（ ）a若a分裂成b和c，一定释放核能b若a分裂成b和c，一定吸收核能 c若a分裂成b和c，一定释放核能d若a分裂成b和c，不能确定是吸收，还是释放。答案 c；36、据中国科技报报道，我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称为“人造太阳”)已经完成了首次工程调试，下列关于“人造太阳”的说法错误的是 ( )a“人造太阳的核反应方程是b“人造太阳”的核反应过程中一定发生质量亏损，该过程释放的核能可以用e=mc2来计算c“人造太阳”的核反应方程是d“人造太阳的核反应必须在极高温度下，使参与核反应的原子核间的距离接近到10-15米的范围以内才能够发生 答案 a37、由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置（又称“人造太阳”）已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法中正确的是（ ）a、“人造太阳”的核反应方程是b、“人造太阳”的核反应方程是c、“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是e=mc2d、“人造太阳”核能大小的计算公式是 答案 ac38、太阳内部持续不断地发生着4个质子聚变为1个氦核的热核反应，这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源.(1)写出这个核反应方程；并计算这一核反应能释放多少能量？(2)已知太阳每秒释放的能量为3.81026 j，则太阳每秒减少的质量为多少？(3)若太阳质量减少万分之三，热核反应不能继续进行，计算太阳能存在多少年.(太阳质量m21030 kg,mp1.007 3 u，mhe4.001 5 u，me0.000 55 u ， 1u=931.5mev ) 答案 解析:(1)(2)m41.007 3 u(4.001 520.000 55) u0.026 6 uemc20.026 6931.5 mev24.78 mev41012 j.(3)太阳每秒钟释放的能量为3.81026 j，则太阳每秒钟减少的质量为(4)太阳的质量为21030 kg，太阳还能存在的时间为(年).答案:(1)略(2)41012 j(3)0.41010 kg(4)5109年39、受中子轰击时会发生裂变，产生和，同时放出能量已知每个铀核裂变释放的平均能量为200 mev（1）写出核反应方程；（2）现在要建设发电功率为5105 kw的核电站，用作核燃料，假设核裂变释放的能量一半转化为电能，那么该核电站一天消耗多少千克？（阿伏加德罗常数取6.01023 mol-1）。答案 解：（1）核反应方程+3+200 mev（2）电站一天发出的电能e1=pt 设每天消耗为m kg，核裂变释放的能量为e2=m1036.010232001061.610-19/235 由能量转化得e1=e2 由式得m=1.06 kg40、(1)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射规律的是（ ）(2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量_(选填“越大”或“越小”)。已知氢原子的基态能量为e1(e10)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速度大小为_(普朗克常量为h ).(3)有些核反应过程是吸收能量的。例如在中，核反应吸收的能量，在该核反应中，x表示什么粒子？x粒子以动能ek轰击静止的，若ek=q，则该核反应能否发生？请简要说明理由。答案 (1)a (2)越大; （3）；不能实现，因为不能同时满足能量守恒和动量守恒的要求。【解析】根据及，越远，n越大，越大（注意为负值）。电阻动能，可解得。（注意为负值）因为核反应中动量守恒，反应物有动量，生成物应该有动量，所以应该有动能，所以要大于q才能实现。41、（1）一个质子以1.010m/s的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝核的质量是质子的27倍，硅核的质量是质子的28倍，则下列判断中正确的是 。a核反应方程为alh si b核反应方程为aln sic硅原子核速度的数量级为10m/s，方向跟质子的初速度方向一致d硅原子核速度的数量级为10m/s，方向跟质子的初速度方向一致(2)目前，日本的“核危机”引起了全世界的瞩目，核辐射放出的三种射线超过了一定的剂量会对人体产生伤害。三种射线穿透物质的本领由弱到强的排列是 a射线，射线，射线 b射线，射线，射线c射线，射线，射线 d射线，射线，射线（3）太阳能量来源于太阳内部氢核的聚变，设每次聚变反应可以看作是4个氢核（h）结合成1个氦核（he），同时释放出正电子（e）。已知氢核的质量为mp，氦核的质量为m，正电子的质量为me，真空中光速为c。计算每次核反应中的质量亏损及氦核的比结合能。 答案 （1）ad （4分）（2）a （4分）（3） (2分) 42、(1)2011年3月11日，日本发生9.0级大地震，导致核电站安全壳破损，使全球遭受核污染.世界绝大多数地方都从大气中检测到了的碘(i)一131，就是核原料一铀钚混合氧化物裂变的主要产物之一.碘一131的原子核内有78个中子，具有放射性。它发生衰变时，发射出、射线，生成氙（xe) 131，若所发射的、射线的能量分别为0. 6065mev和0.3640mev，下列说法中正确的是（ ）a戴口罩可以防止碘一131的辐射b.。铀钚混合氧化物中，铀与钚的半衰期都发生了变化c碘一131发生衰变时，核反应方程是d碘一131发生衰变时，有1.745l0-30kg的质量转化为能量(2) 用不同频率的光照射某金属产生光电效应，测量金属的遏止电压uc与入射光频率得到图象如图根据图像求出该金属的截止频率c= ，普朗克恒量h= js。(已知电子电量)(3) 1919年，卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子科学研究表明其核反应过程是：粒子轰击静止的氮核后形成了不稳定的复核，复核发生衰变放出质子，变成氧核设粒子质量为m1，初速度为v0，氮核质量为m2，质子质量为m0, 氧核的质量为m3，不考虑相对论效应粒子轰击氮核形成不稳定复核的瞬间，复核的速度为多大？求此过程中释放的核能答案 (1)c(2)5.01014 6.410-34(3)解：设复核的速度为v，由动量守恒定律 得 核反应过程中的质量亏损 反应过程中释放的核能 43、中子和质子结合成氘核时，质量亏损为m，相应的能量emc22.2 mev是氘核的结合能。已知波长为的光子的动量大小为，下列说法正确的是（ ）a用能量小于2.2mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子b用能量等于2.2 mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零c用能量大于2.2mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和为零d用能量大于2.2mev的光子照射静止氘核时，氘核可能分解为一个质子和一个中子，它们的动能之和不为零 答案 d44、太阳内部持续不断地发生着4个质子（）聚变为1个氦核（）的热核反应, 核反应方程是，这个核反应释放出大量核能。已知质子、氦核、x的质量分别为m1、m2、m3，真空中的光速为c。下列说法中正确的是（ ）a方程中的x表示中子（）b方程中的x表示电子（）c这个核反应中质量亏损m=4m1m2d这个核反应中释放的核能e=(4m1m22m3)c2 答案 d、45、月球土壤里大量存在着一种叫做“氦3（）”的化学元素，是热核聚变重要原料。科学家初步估计月球上至少有100万吨氦3，如果相关技术开发成功，将可为地球带来取之不尽的能源。关于“氦3（）”与氘核聚变，下列说法中正确的是（ ）a核反应方程为 b核反应生成物的质量将大于参加反应物质的质量 c氨3（）一个核子的结合能大于氦4（）一个核子的结合能 d氦3（）的原子核与一个氘核发生聚变将放出能量 答案 ad 46、已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u， 核的质量为3.0150u.两个速率相等的氘核对心碰撞聚变成并放出一个中子，释放的核能也全部转化为机械能.（质量亏损为1u时，释放的能量为931.5mev.除了计算质量亏损外，的质量可以认为是中子的3倍.）（1）写出该核反应的反应方程式；（2）该核反应释放的核能是多少？（3）若测得反应后生成中子的动能是3.12mev，则反应前每个氘核的动能是多少mev？答案 （1）核反应方程为： （2）质量亏损为：m = 2.01362（3.0150+1.0087）=0.0035u 释放的核能为e=mc2 = 931.50.0035mev=3.26mev （3）设中子和核的质量分别为m1、m2，速度分别为v1、v2.反应前每个氘核的动能是e0；反应后动能分别为e1、e2. 根据动量守恒定律，得m1v1m2v2 = 0 e2= e1 /3= 1.04mev 由能量的转化和守恒定律，得e1+e2 = 2e0+e e0=0.45 mev47、某实验室工作人员，用初速为v0=0.09c（c为真空中的光速）的粒子，轰击静止在匀强磁场中的钠原子核na，产生了质子。若某次碰撞可看作对心正碰，碰后新核的运动方向与粒子的初速方向相同，质子的运动方向与新核运动方向相反，它们在垂直于磁场的平面内分别做匀速圆周运动。通过分析轨迹半径，可得出新核与质子的速度大小之比为1：10，已知质子质量为m。（1）写出核反应方程；（2）求出质子的速度v（结果保留两位有效数字）。答案 （1）he+namg+h （2）粒子、新核的质量分别为4m、26